CC BY
23
УДК 631.3:636
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА УБОРКИ НАВОЗА ИЗ КОРОВНИКОВ УСТАНОВКОЙ ПОРЦИОННОГО ДЕЙСТВИЯ
И.К. Текучее, Ю.Н. Черновол
Приведено описание принципиально новой конструкции установки порционной уборки навоза из продольных каналов в поперечный в коровниках. Изложены результаты экспериментальных исследований технологического процесса уборки навоза установкой.
Ключевые слова: коровники, навоз, порционная уборка, новая установка.
Более 80% коров на фермах России содержится на привязи. При таком способе содержания коров навоз из помещений удаляется преимущественно скребковыми транспортерами типа ТСН-2,0, ТСН-3,0Б, ТСН-160А или шнеками. Скребковые транспортеры требуют больших затрат труда слесарей по поддержанию их в рабочем состоянии. На поворотные звездочки наматываются подстилочные материалы, которые приходится удалять вручную. В процессе длительной эксплуатации скребки отсоединяются от цепи, процесс удаления навоза из каналов ухудшается и значительно увеличивается его продолжительность. Эффективный срок эксплуатации скребковых транспортеров не превышает 3-4 лет. Шнеки более надежны в эксплуатации, но они очень материало- и капиталоемки. Создание более эффективных технических средств для удаления навоза из каналов в коровниках до сих пор остается актуальной научно-технической проблемой.
Цель разработки и исследований нового технического средства - создать приемлемую по цене, простую в изготовлении и надежную в эксплуатации установку порционной уборки навоза из одного канала от 50 коров для вытеснения с рынка транспортеров и шнеков.
Новизна исследований - создано техническое средство с новым принципом забора порции навоза в канале, когда его рабочий орган (каретка) в момент забора пропускает навоз внутрь себя, а при обратном ходе транспортирует его в сторону разгрузки в поперечный канал [1].
Установка порционной уборки навоза содержит два привода 1 в виде тяговых лебедок, размещенных в противоположных концах навозного канала 2, проложенного вдоль стойл 7, и соединенных с рабочим органом (кареткой) 3 с неподвижно прикрепленными к ее боковинам скребками 5, которые в поперечном сечении выполнены в виде ломаного контура, состоящего из верхней горизонтальной линии и двух наклонных линий (одна линия имеет внутренний угол в сторону внедрения в навоз - острый, а другая - тупой с дном канала) (рис. 1).
Рис. 1. Схематическое изображение установки: А - вид в плане установки;
Б - продольный разрез установки в момент забора последней порции навоза из канала; С - продольный разрез каретки в момент перемещения навоза в сторону разгрузки; Д - поперечный разрез по А-А каретки
Установка работает следующим образом. Уборка навоза начинается от поперечного канала со шнеком 6 (рис. 2.).
Рис. 2. Схема размещения четырех установок порционной уборки навоза УПУН-Ф-0,32-1 в поперечный канал, размещенный в торце типового коровника
на 200 голов
По программе системы управления работой установки каретка 3 может переместиться вдоль стойл 7 в канал 2 с навозом на расстояние от одной до трех длин каретки в зависимости от консистенции навоза и наполнения им канала. В начале движения каретки 3 навоз будет перемещаться первым и последующими скребками 5 в сторону, противоположную от поперечного канала, до тех пор, пока сопротивление его перемещению по каналу станет больше, чем сопротивление перемещению его через скребки 5 в каретку 3. После заполнения навозом всей каретки по команде системы управления привод тяговой лебедки выключается, а второй привод включается в работу и перемещает каретку с навозом к поперечному шнеку. Дальнейшее вращение выключенного привода осуществляется с помощью тягового органа 4, перемещающего каретку 3. Последняя с навозом возвращается в исходное положение. При этом навоз из каретки 3 разгружается в поперечный канал со шнеком 6. Далее следует снова реверс приводов 1, каретка 3 перемещается на две длины первого ее перемещения в канал 2. Далее циклы повторяются с каждым последующим увеличением на одну длину первого перемещения до полной выгрузки навоза из продольного канала, в конце которого перед приводом установлен кожух 8, задерживающий навоз от дельнейшего перемещения. Упрощение конструкции установки порционной уборки достигается использованием в качестве захватывающего навоз рабочего органа каретки, не имеющей никаких вращающихся деталей.
Результаты экспериментальных исследований. Экспериментальным предприятием ГНУ ВНИИМЖ был изготовлен экспериментальный образец установки (рис. 3).
Исследование технологического процесса уборки навоза проводились на ферме «Ерино» ЗАО «Знамя Подмосковья» Подольского района в лабораторном корпусе ГНУ ВНИИМЖ, в котором был изготовлен навозный канал шириной 320, глубиной 120 мм и длиной 34 м (половина длины канала типового коровника на 200 голов с выгрузкой навоза в поперечный канал, размещенный в торце коровника (рис. 4). Использовались приборы: энергомонитор модели METREL Power Monitor MI 4100, тиристорный преобразователь частоты тока типа Е2-8300-007Н, микропроцессор, видеокамера Sony DCR-SR 47, цифровой фотоаппарат, динамометры, секундомер, рулетка, электронные платформенные весы. Свежий навоз, необходимый для проведения опытов, собирался непосредственно из стойл коровника фермы «Ерино» и загружался в экспериментальный канал, вместо мочи в канал добавлялась вода. Влажность и гранулометрический состав навоза определялся по общепринятой методике.
Рис. 3. Общий вид
установки порционной уборки навоза из
коровников (2 мотор-редуктора с тяговыми лебедками и каретка)
Рис. 4. Общий вид экспериментального канала с навозом, подготовленного для испытания установки
Усилия, необходимые на внедрение каретки в навоз и ее перемещение с навозом в сторону разгрузки захваченной порции определяли с помощью динамометра. Скорость перемещения каретки изменяли путем изменения частоты вращения электродвигателя тиристорным преобразователем частоты. Длину пути внедрения каретки в навоз замеряли рулеткой, а время перемещения каретки на эту длину - секундомером. Масса навоза, удаляемая из продольного канала в поперечный, определялась взвешиванием на электронных платформенных весах. Работа установки в автоматическом режиме обеспечивалась микропроцессором по программе, разработанной сотрудниками лаборатории. Исследования проводились на навозе без подстилки (твердые экскременты в смеси с водой) влажностью 84,0%, с подстилкой из опилок со стружкой (81,3%). Гранулометрический состав. Навоз состоял из частиц от 0,25 до 20 мм.
В результате исследований получены следующие показатели технологического процесса уборки навоза из продольного канала в поперечный. Усилие на перемещение каретки по каналу без навоза (холостой ход) составляло в среднем 510 Н. Скорость перемещения каретки изменялось от 0,115 до 0,23 м/с. Потребная мощность привода на выполнение этого процесса изменялась от 60 до 120 Вт. Усилие на внедрение каретки в навоз с опилками (рис. 4) составляло 760 Н, при этом потребная мощность изменялась от 90 до 180 Вт.
Усилие на перемещение каретки с загруженной порцией навоза к поперечному каналу (рис. 5) в среднем составляло 620 Н, а мощность изменялась от 72 до 145 Вт. Количество навоза, перемещенного кареткой и сброшенного в поперечный канал, составляло: бесподстилочного - от 20 до 29 кг, с подстилкой -от 36 до 43 кг. Продолжительность уборки навоза одной установкой от 50 коров зависит от количества циклов уборки его в сутки (2, 3 или 4), от средней скорости перемещения каретки, от массы порции навоза, загружаемого в каретку, зависящей от внедрения ее в навоз.
А Б
Рис. 5. Виды подстилочного навоза в канале с известью в верхнем слое в моменты: А - перемещение каретки под навоз; Б - перемещение навоза к месту выгрузки
Сравнительные данные технических характеристик двух установок УПУН-Ф-0,32-1 и горизонтальной части одного транспортера ТСН-160А приведены в таблице.
Таблица. Технические характеристики двух установок УПУН-Ф-0,32-1
и транспортера ТСН-160А
Наименование показателя Единица Тип установки
измерения Две УПУН-Ф-0,32-1 ТСН-160А
Тип установки кареточно-канатная цепочно-скребковая
Одновременно обслуживаемое поголовье коров 50+50=100 100
Количество установок шт. 1+1=2 1
Количество электроприводов шт. 2+2=4 1
Установленная мощность кВт 0,55х4=2,2 4,0
Диаметр каната из нержавеющей стали мм 5 -
Длина каната (цепи со скребками) м 140х2=280 160
Средняя скорость перемещения кареток (цепи) м/с 0,18 0,18
Масса порции навоза, перемещаемого одной кареткой (цепью) кг 38-40 500-600
Продолжительность одного цикла уборки навоза (3 раза в сутки) ч 2,9 1,0-0,8
Масса установки кг 180х2=360 1620
Вывод. Масса двух установок порционной уборки навоза в 4,5 раза меньше массы одного ТСН-160А. Отсутствие у установки УПУН-Ф-0,32-1 скребков, присоединяемых к цепи болтами у ТСН-160А, поворотных звездочек и натяжного устройства потенциально может обеспечить ее более высокую надежность в работе. Установка награждена золотой медалью ВВЦ, 2010 г.
Литература:
1. Пат. 2416194 RU. Установка порционной уборки навоза / И.К.Текучев. Опубл. 20.04.11.
2. ПИ №09-20-08 от 27.10.2008. Транспортер скребковый навозоуборочный ТСН-160РТМ.
Текучее Илья Кондратьевич, доктор технических наук, зав. лабораторией Черновол Юлия Николаевна, аспирантка
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства E-mail: vniimzh@mail.ru
The description of essentially new design of manure portion cleaning installation from longitudinal channels in cross channels is provided in cowsheds. Results of pilot research of technological process of cleaning of manure are stated. Keywords: cowsheds, manure, the portion cleaning, new installation, results of researches.
